zt 从美伊之战看GPS的干扰和反干扰

从美伊之战看GPS的干扰和反干扰

在这次伊拉克战争中精确制导武器使用的比例已占到整个武器使用量的95%以上,其中相当一部分是采用GPS末端制导的武器,对GPS的依赖性非常之大。因此，美国在这次伊拉克战争导航战中十分注重摧毁GPS干扰源和提高抗干扰能力导航战是美国信息战的一部分，更是其现代战争的重要组成部分。目前，美军关于导航战的具体原则是：在作战区域内，保护美军及其盟军GPS系统的正常工作能力；防止敌人使用卫星导航系统以及最大限度地降低对民用用户的影响。在这次对伊拉克战争中，美伊之间也在导航战中进行了激烈较量。

　　伊拉克对美国GPS的干扰

　　由于GPS卫星发射的导航信号比较微弱，而且以固定的频率发射，如果不采用反干扰措施被干扰不可避免。例如,一个发射功率为1瓦的GPS干扰机可使100千米范围内C/A码（民用）的GPS接收机失灵，而10瓦的干扰机就可使10千米的P码（军用）接收机失灵。

　　在1997年莫斯科航展上曾展出过一种功率为4瓦的干扰器，据称能使用半径185千米范围内的GPS信号失效。俄罗斯的Aviaconversiya 公司自1999年以来常在各种展会上展出其GPS干扰机，声称既能干扰美国的GPS又能干扰俄罗斯的GLONASS，被戏称为"谍中谍产品"。
 
　　据美国称，伊拉克正是从Aviaconversiya以每部价值4万美元购买了GPS干扰设备, 并把这种由电池驱动的时钟般大小的GPS干扰器布署在伊拉克边境，其目的是干扰美英联军的GPS制导武器，使其偏离目标。开战后，伊军也曾多次启动干扰装置。尽管美方称这些干扰没有产生干扰效果,但是美国总统布什还是为此向俄总统普京表达了严重关切。

　　美国对GPS的安全性一直十分重视。其导航战的主要策略包含两方面内容，一是摧毁GPS干扰源；二是提高抗干扰能力，包括抗干扰GPS接收机和抗干扰GPS卫星系统两部分。这样，即使不能完全摧毁所有干扰源，剩余的GPS干扰源也不会对其精确制导武器产生任何影响。

　　对干扰源进行打击

　　美国军方称，在美英联军开始对伊打击后，美军发现伊军采用GPS干扰设备对联军进行干扰后，美军以空袭手段摧毁了总共6个干扰器，其中一个干扰装置是由B-1B 轰炸机投放的一枚GPS制导炸弹摧毁的。美军同时希望以此证明GPS干扰器对其GPS制导弹药并无影响。

　　2002年美国军方也曾从一家俄罗斯公司购买过19.2万美元的GPS干扰机。GPS专家认为，美军正是通过购买这些设备，测试这种干扰设备的性能，从而帮助美军避免干扰或对干扰器进行打击。

　　美伊之战表明，伊军对GPS的干扰没能奏效，即使美军不摧毁伊军的GPS干扰装置，这种干扰对美军也不会产生太大影响。

　　美军目前使用的GPS接收机分为三类：一类是采用了选择可用性反欺骗模块（SAASM）的新型接收机，这类接收机由于采用先进技术可直接捕获P码而不需要C／A码辅助；第二类接收机虽然没有采用SAASM模块，但采用了抗干成技术，这类接收机在干扰环境中也能继续工作；第三类是普通的军用Y码接收机。

　　于现在部队中大部分军用GPS接收机是第三类是普通Y码接收机，它需要先捕获C／A码以进一步捕获P码，所以如果对C／A码进行干扰，这类接收机将很难工作，如果在进行干扰区域前先对接收机进行初始化，这样进入干扰区域后就已工作在Y码了，但如果工作中暂时对卫星信号失锁，系统将无法再启动。

　　这也启示我们对抗这种关键技术掌握在别人手中的GPS系统，必须从整个卫星系统的角度出发，实施全面的电子对抗措施。

　　提高GPS接收机的抗干扰能力

　　在干扰环境中，民用GPS接收机是不能正常工作的，尽管干扰对军用P码影响很小，但由于P码接收需要C／A码的辅助。因此常规的军用型P码接收机在干扰中也不能正常工作。只有抗干扰型P码接收机和最新型的带有SAASM模块的军用接收机才能正常工作。

    美国一直在研究各种抗干扰技术和抗干扰GPS接收机，但直到开战时只有部分部队装备的是最新型的抗干扰GPS接收机。这也许是美国对俄罗斯向伊出售GPS干扰机感到恼怒的原因。个别美军部队还有可能购买了民用GPS接收机，美国军方在今年1月就试图解决这一问题。年初，美军方曾警告各部队在战场上使用民用GPS接收机将面临"严重危险"，要求美军"千万不用要这类设备获取关键的位置信息"，并敦促部队采用由罗克韦尔柯林斯公司生产的防欺骗的GPS接收机（PLGR），称PLGR是对抗欺骗和干扰的最佳设备，避免由于使用民用GPS接收机造成的任务失败或人员伤亡。

    可以肯定的是，美军高价值的精确攻击弹药肯定采用的是抗干扰型GPS装置。 






GPS干扰问题 转自方方

GPS是中轨道MEO，高度22000公里。不能算GEO的，那个才是36K的。不过MEO也很难攻击就是了。我看目前轨高大于两千公里的卫星都还比较安全。

GPS的干扰也比较困难。目前出台的主要是针对C/A码的干扰机，方式以压制干扰为主。对于某些P码接收机也有一定影响。但对于使用加密信号的Y码就效果不彰了。对于Y码体制单纯的压制干扰是不合适的，欺骗干扰是方向。但搞欺骗干扰就存在如何破译Y码加密信号的问题。Y码好象使用的是伪随机加密，约10年密钥才会重复一次，安全性确实很好。如果对Y码进行存贮转发式的干扰，则干扰设备的收发隔离度要高于60dB，实现难度也挺大的。

GPS信号使用了直接序列扩频因此在S/N很低的情况下还是能正常工作的。当然在树荫底下接收不到C/A码的事也常有， 开到大马路上有时还能信号失锁呢。

在美军当前的Y码和未来的M码中，使用的扩展码是来自于信号保护算法的伪随机数流，难于分辨其结构和周期。另外Y码和M码是直接捕获的，不象某些P码接收机是通过捕获C/A码来解析数据的，因此不好做手脚。还有，M码在广播时还可以根据需要形成点波束，对某些区域的GPS信号进行增强。

GPS的发射原理和以往的无线电源不同，它采用电磁辐射噪音加载技术，电波是隐藏在天空的电磁辐射背景噪音里的，信号强度并不强，很多人以为用电磁阻塞可以有效，实际上效果并不那么好，因为GPS信号本身就是低于电磁辐射的背景噪音的，要说来天空已经在阻塞了，阻塞效果不好，并不是无效，作为压制来说，它的功率覆盖面积效果比对付普通信号源差，脉冲干扰仪又很容易被数字滤波所过滤。
未来的GPS接收器里增加了天线定向测定，可以对信号源进行一定程度的回溯，如果接收位置明显不对，可以强制滤波。但另一方面，GPS干扰机也会发展到手机那么大，随处投掷和被士兵携带，也有大功率的进行支援，GPS的密码虽然不易破解，但干扰它不需要完全破解，只要能混杂一两个数据，就能达到干扰的目的。GPS虽然密码编制复杂，但不能保证战时没有设备落入敌人手中，逆向破译的速度比穷举的时间短无数倍，在战争中，最不可靠的可能就是GPS了

GPS压制式C/A码干扰机的设计

作者：周颖
专业：信息与通信工程
导师：邹斌
学位：硕士
单位：哈尔滨工业大学
分类：TN972
主题：全球定位系统 干扰 压制 失锁 锁相环
时间：2004年12月01日
页数：1-49
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内容摘要

全球定位系统(Global Positioning System,简称GPS)是目前世界上最流行的导航定位系统,尤其为美国军方所依赖,在电子对抗中处于至关重要的地位.在未来战争中,GPS将成为指挥控制、同步通信、精确打击、兵力投送、战略部署等方面的关键环节,因而对于全球定位系统的干扰与抗干扰更显得尤为重要.本课题所研究的是压制式GPS干扰机,以干扰GPS主频段上的粗测码为目标.GPS信号由伪码进行扩频调制,因此具有很高的处理增益和抗干扰性.但是GPS信号到达地面时的强度非常微弱,这就使得对GPS信号进行干扰成为可能.为进一步确定压制式干扰对GPS信号的影响,本文探讨了在压制式干扰条件下,接收机的干扰容限,并从而推导出干扰功率与干扰距离之间的数学模型,并在实际测试中对该数学模型进行了验证,证明其是切实可用的.通过对压制式干扰的深入研究,综合考虑了性价比之后,本干扰机决定采用的干扰方式为压制式高斯白噪声窄带干扰.本文首先根据干扰原理确定了本干扰机所采用的具体干扰方案,并给出了干扰机的整体结构图,然后分析了各部分的功能,并阐述了实际的设计过程.本干扰机包括噪声发生电路,信号合成电路,发射电路,以及外围设计等四部分.其中以信号合成为设计重点.干扰机设计的关键在于频点的稳定,稳定的中心载频才能保证良好的干扰效果.为此本干扰机采用了锁相环电路,并由温补晶振提供参考频率,由此成功地解决了温度漂移的问题.干扰机对于接收机的干扰效果可以有两种方式:一种是使接收机完全失锁,另一种是使接收机解算出来的定位数据产生较大偏差.显而易见,第一种效果是最理想的,因此对于本干扰机的测试以第一种效果为标准,即令接收机无法捕获卫星信号.经过实际测试表明,本课题所设计的干扰机完全达到了预期目标.